一次采全高采煤工艺及配套设备在阳煤寺家庄矿的应用

杜吉峰

（山西阳煤寺家庄煤业有限责任公司， 山西 晋中 045300）

1 工作面概况

15117工作面设计走向长度1 778m，可采走向长度1 257m，采长220m，煤层倾角4°～30°，平均倾角6°，赋存稳定，采用走向长壁一次采全高综采自动化采煤法,全部跨落法管理顶板，采高控制在5.4m。共有6条巷道，分别为进风底板岩石预抽巷、进风巷、高抽巷、工作面低位抽放巷、回风底板岩石预抽巷、回风巷，采用“U”型一进一回通风方式，可采储量1 972 073 t。

2 设备配套情况

15117工作面设备配套情况如表1所示。

表1 15117工作面主要设备配备明细

3 一次采全高采煤工艺的应用

厚煤层采煤工艺一般会应用到三种，即综采放顶煤、分层开采以及一次采全高采。

分层开采从经济角度来看，会使巷道的工程量、施工维护的成本、设备转移的费用以及通风设备的使用与耗损都随之上升，且在顶部进行开采，煤矿的产量会降低。从技术角度进行分析，巷道内部情况复杂，挖掘较为困难，应用分层开采技术不利于围岩的控制，会安全系数降低，易发生安全事故。

一次采全高的采煤工艺适用于煤层厚度3.5～7.0m，地质构造简单，煤层赋存稳定，倾角小于12°，顶底板较稳定的煤层，一次采全高采煤工艺其经济效益显著且巷道的布局较为简洁，设备的转移次数较少，移动难度小，生产能力强[1]。

放顶煤开采的采煤工艺适用于煤层厚度在5～12m，直接顶应具有随顶煤下落的特性，其冒落高度不宜小于煤层厚度的1.0～1.2倍，老顶悬露面积不宜过大，回采工艺较为复杂[2]。

一次采全高采煤工艺与分层综采相比，工作面产量和效率大幅度提高，减少了综采设备搬迁次数，节省了搬迁费用，与综放开采相比，工艺更加简单化，采出率高，效益高[3]。

对于平均煤层厚度5.4m，煤层倾角在4°～30°，平均倾角6°，赋存稳定的煤层，应用一次采全高的采煤工艺最为适用，实践证明，在寺家庄矿应用一次采全高的采煤工艺获得了很大成功，实现工作面日产超过1.2万t，最高月产35.4万t。

4 配套设备的应用

4.1 机载式交流变频调速无链牵引采煤机的应用

该采煤机集控系统采用PLC可编程控制器进行动作控制，操作简单，对不同质地条件适应能力强，落煤量大，安全系数高，在作业过程中，可实时调整割煤速度，以适应生产条件的变化，设备设计合理，无薄弱部位和易损部件，自带瓦斯断电仪，在发生瓦斯超限时，自动断电，有效防止瓦斯事故的发生。但是也要在作业过程中保持高标准的工作面，确保工作面平直，以减少行走部的磨损，进一步降低部件更换频率[4]。

4.2 天玛电液控制、集控系统的自动化应用

天玛SAC电液控装置的运用，在很大程度上提高了工作面自动化水平，该系统可以实现液压支架的自动控制，邻架控制，成组控制，根据自动控制，包括支架顶梁安装的倾角传感器、高度传感器、推溜行程传感器、采煤机位置红外传感器，护帮板接近开关，实时反映支架平衡状态、采高、推溜步距、采煤机位置，而且在采煤机运行过程中可以实现自动打开或收回护帮板，确保了作业安全。在支撑能力方面也有所提升，该系统自带自动补液功能，在支架支撑力不足的情况下，可以自动补液，提高支撑能力，给综采工作面顶板管理提供有力的保障。

4.3 华宁集控系统应用

15117工作面使用华宁集控装置，能够达到在工作面进风顺槽控制工作面采煤机、工作溜、进风顺槽转载机、破碎机的启停，同时满足工作面和进风顺槽沿线通讯、刮板输送机、转载机、破碎机和带式输送机的预警、急停、闭锁及工作溜、转载机、破碎机及带式输送机运行状况数据在线监测的要求。较以往工作面，提高了工作面通讯能力，提高各工种之间配合效率，减少各环节耗时，而且在某个部位发生故障紧急停机时，可以闭锁整个运输系统的设备，减少因岗位人员擅离职守造成的故障扩大，值得推广应用。

4.4 库马克变频器启动刮板运输机的应用

15117综采工作面使用库马克高压变频器，在用该设备控制工作溜电机时，可以有效解决运输煤量大小变化的问题，根据落煤能力调整电机转速，既避免了煤量过大不能及时运出，还避免了设备高速空转。并且在设备负荷异常时，及时自动停机，既保护电机也保护刮板和链条，避免了发生故障未及时停机造成的断刮板或断链事故，同时，如果发生重载停机，有可能压死刮板输送机，而该设备可以降低转速，提高启动力，防止压死刮板输送机的发生。

4.5 交叉侧卸式大功率刮板机的应用

工作面使用的SGZ-1250-1000×2交叉侧卸式大功率刮板输送机，其机头与转载机机尾成一整体，输送机机头搭在工作面进风巷转载机机尾上，借助圆弧犁形卸煤板将煤从机头架主卸煤板呈90°卸到转载机上。

交叉侧卸式刮板输送机，可以达到减少转载点洒煤、防尘、减少设备转载点冲击等诸多问题，转载平缓，落煤高差可忽略不计，防止大块煤矸冲击，扬尘量得到控制，易于管理，而且在推移刮板输送机时同时推移转载机，顺槽端头无转载机机尾占据空间，可以及时放顶，降低端头顶板管理难度，减少端头单体柱使用量，降低放顶作业量。由于频繁推移转载机造成生产班作业难度，一定程度上增加了生产班的作业环节，但其整体应用性较高，优势突出。

5 结语

一次采全高采煤工艺适用于阳煤寺家庄矿的生产地质条件，相比较其他两种开采技术具有极高的经济效益。在现阶段大采高开采的背景下，配套相应的大采高综采设备能够满足生产需求，配套设备在运用中表现出高效、安全、稳定和节能的特点，使安全、生产、经营、产出比等指标达到了全行业的较高水平。